热电材料的基本原理、关键问题及研究进展

热电材料是一种利用固体中载流子(电子和空穴)运动实现热能和电能直接相互转换的功能材料,在温差发电和便携式制冷等领域得到重要应用。目前,如何协调优化载流子和声子的输运性能,从而提高热电材料能量转换效率,使其在利用余热发电方面发挥更大应用价值是材料学家研究的主要目标。简要介绍了热电效应的基本原理,总结了热电材料发展中的诸多关键科学问题,从结构设计(原子结构、纳米结构以及微米结构)方面综述了近年来的主要研究成果,并强调了温差发电技术对解决当前环境污染和能源危机的重要意义。     

材料基因组计划简介

美国总统奥巴马明确指出“材料基因组计划”(The Materials Genome Initiative, MGI) 的总目标是“将先进材料的发现、开发、制造和使用的速度提高一倍”。白宫科技政策办公室在2011年6月发布的相应的白皮书《具有全球竞争力的材料基因组计划》中阐述了材料创新基础设施的三个平台：计算工具平台、实验工具平台和数字化数据(数据库及信息学)平台。材料基因组计划/工程不仅仅是要开发快速可靠的计算方法和相应的计算程序,而且也要开发高通量的实验方法来对理论进行快速验证并为数据库提供必须的输入,还要建立普适可靠的数据库和材料信息学工具,以加速新材料的设计和使用。材料基因组计划/工程旨在材料领域建立一个新的以理论模拟和预测优先、实验验证在后的“文化”,从而取代现有的以经验和实验为主的材料研发的理念。     

Growth of Magnetite Nanoparticles under Magnetic Fields

1 Introduction Over the past several years, the preparation and characterization ofnanoscale magnetic materials, especially one-dimensional (1D) nanostructure, have attracted much attention as the nanomaterials would allow investigating the fundamental aspects of magnetic-ordering phenomena in magnetic materials with reduced dimensions and could lead to new potential applications such as data storage technology[1-6].     

工业源挥发性有机物治理功能材料研究进展

挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)是大气中一类重要的污染物质,即使在低浓度下也会对人类的健康造成威胁。对VOCs的治理刻不容缓,而VOCs治理关键功能材料性能的优劣是整个VOCs治理技术的核心。文章总结了近年来用于吸附法、光催化法以及催化燃烧法治理VOCs的功能材料的最新科研成果,希望以此能够为将来VOCs治理材料的设计与研发提供一定的参考。     

Research Progress on High-Density Optical Storage Materials for Blue-Green Laser Recording

The key for the development of high -density optical storage technology nowadays is to develop short wavelength (blue-green laser) recording media and devices. Based on the progress achieved in the key program of National Natural Science Foundation of China "high-density optical storage materials using blue -green laser recording", the chemical composition, microstructure, storage performance and related mechanisms of some kinds of novel high density optical storage materials are presented in this paper. The research method and clew for super high -density optical storage materials and technologies are highlighted.     

高分子铱配合物磷光材料的制备技术进展

电致磷光材料因其优异的发光性能, 引起了人们广泛关注. 铱配合物是研究最多的电致磷光材料, 高分子化的铱配合物由于加工方便、成膜性好等优点成为最近研究的重点. 本文从合成的角度出发, 介绍了含配位基团的高分子配体和含铱的二氯桥小分子铱配合物作用、小分子铱配合物烯类单体的自聚及与其他单体的共聚、开环易位聚合、接枝、溶胶凝胶法等制备高分子化铱配合物的方法, 并概述了这些制备方法对器件发光性能的影响.     

仿生层状碳纳米材料增强金属基复合材料的制备方法

以碳纳米管(carbon nanotube, CNT)和石墨烯(graphene)为代表的新一代碳纳米材料，由于其优异的力学性能和独特的结构而成为金属基复合材料的理想增强体。材料复合化可以提高金属材料的强度，但是会导致“强韧性倒置”的矛盾，从而限制高性能复合材料的开发及其在工业上的应用。启迪于自然界贝壳珍珠层的“砖-泥”结构，进行仿生层状构型设计，是解决这一问题、制备轻质高强超韧复合材料的有效手段。文章就国内外仿生层状碳纳米材料增强金属基复合材料的制备工艺进行综述并提出一些思考。     

巨压电弛豫铁电单晶及其在医用超声换能器中的应用

压电材料是一类非常重要的多功能材料。它可以实现机械能和电能之间的相互转换,在机电器件和电声领域有广泛的应用。基于宽频带超声波换能器、高灵敏度传感器和大应变执行器等压电器件的发展需求,迫切地需要研发出具有更大压电应变常数和更高机电耦合系数的压电材料。弛豫铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅(化学分子式(1-x)Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-xPbTiO_3简称PMN-xPT或PMN-PT)及其同类单晶(简称弛豫铁电单晶)的发现恰逢其时,它们所具有的巨压电性和极高的机电耦合系数使得很多机电器件的性能有了一次大幅度的改进。例如:PMN-33%PT单晶的压电常数d_(33)高达2800 pC/N,是通用的压电材料PZT压电陶瓷的5倍,其机电耦合系数k_(33)也高达94%,而最好的PZT的机电耦合系数k_(33)也只能达到70%。本文系统地介绍了弛豫铁电单晶材料及其在医用超声换能器方面的应用进展。     

熔盐电解制备难熔金属及合金的回顾与展望

 难熔金属及合金的制备一直以来是一个耗能、复杂且困难的冶金及材料制备过程。如何从复杂高熔点金属氧化物矿物中直接提取获得高价值金属及合金,是新时代冶金及金属材料制备领域的研究重点和难点之一。近年发展起来的新熔盐电脱氧技术,可望对这一困境带来解决途径。笔者对“传统”熔盐电解法制备难熔金属进行了回顾,分析其面临的难题;对Fray-Farthing-Chen(FFC)剑桥法为代表的新熔盐电脱氧方法进行介绍,并重点介绍和展望了本课题组改进的固体透氧膜(SOM)法在该领域的发展和前景。     

基于细观结构的颗粒介质应力应变关系研究

用DEM数值计算了一个颗粒介质的双轴压缩试验, 分析了颗粒介质在等向压缩与剪切过程中颗粒细观结构的变化规律, 推导出一个基于颗粒细观结构变化的颗粒介质屈服函数, 其形式与修正剑桥模型的屈服面相似. 利用该屈服面方程, 可以通过颗粒接点数按接触角整理的分布变化说明在压缩和剪切过程中颗粒介质的屈服特性, 为从颗粒细观结构的变化规律进一步研究颗粒介质的应力-应变特性提供了一个可行的方法.     

后摩尔时代晶体管：新兴材料与尺寸极限

在后摩尔时代，大规模半导体集成电路对功耗和集成密度的要求使得晶体管器件的开发需要在“材料、制程、结构”三个维度同步推进。文章详细梳理了近年来涌现的新兴低维半导体材料及异质结构，包括碳纳米管、过渡族金属硫属化合物、黑磷、碲烯和一维/二维范德华异质结等，并对其电学物理特性进行了深入的讨论，同时总结了这些材料在14 nm工艺节点以下超短沟道晶体管和新结构晶体管器件方面的最新进展，最后从材料角度对半导体逻辑器件的进一步发展指出方向。     

染料敏化太阳能电池对电极材料的研究进展

染料敏化太阳能电池 (dye-sensitized solar cell, DSSC) 以其低廉的价格、简单的封装工艺、材料的环境友好性、较高的光电转化效率等优点, 得到了学术界和工业界的广泛关注. 作为染料敏化太阳能电池的重要组成部分, 对电极(counter electrode, CE)材料的价格、性能以及制备方法, 直接关系到其将来的大规模应用. 本文简要介绍了染料敏化太阳能电池的工作原理以及对电极的作用, 重点综述了近年来对电极方面具有代表性的研究成果.     

High-performance bulk thermoelectric materials and devices

Thermoelectric technology has intrigued wide-spread interests with a direct conversion between electricity and heat.The study on thermoelectric materials ultimately comes down to improving electrical properties and reducing lattice thermal conductivity,thus leading to a considerable thermoelectric figure of merit(zT).In this paper,we summarize our recent progress in skutterudites,diamond-like compounds,liquid-like materials,thermoelectric critical phenomena and mosaic crystals,and thermoelectric devices.The significant improvement in thermoelectric materials and devices greatly promotes thermoelectric technology as an important role in future energy solution.     

Porous Anodic Metal Mxides

Porous anodic aluminium oxide （ AAO ） and anodic titanium oxide （ ATO ） attracted an increased attention in the recent years due to their high potentials of application in nanotechnology. This article presents a brief review of some important developments of these smart materials including anodization methods, formation mechanisms of the pores, self-ordering processes and applications. Anodiza tion of other metals are also highlighted.     

封端率对PTMG型聚氨酯胶黏剂性能的影响

文章研究了用PTMG（聚四氢呋喃）、TDI（甲苯二异氰酸酯）,并用氨丙基三甲氧基硅烷（A-1110）封端合成PU（聚氨酯）胶黏剂。在合成过程中采用其他相关条件不变,仅改变封端率来制的系列胶膜,测试了胶膜的吸水率、力学性能、耐热性能。同时还运用透射电镜、红外光谱对所合成的材料进行了表征,实验结果表明：可知PU胶黏剂中已成功地引入了硅链节,较佳的封端率为5％-10％。     

仿生结构及其功能材料研究进展

种类繁多的生物界经过45亿年长期的进化其结构与功能已达到近乎完美的程度, 实现了结构与功能的统一, 局部与整体的协调和统一. 仿生设计原理为创造新型结构及功能材料提供了新的方法和途径, 向自然学习是新材料发展的重要源泉. 近年来, 仿生结构及其功能材料受到越来越多的关注, 本文结合作者课题组的相关工作, 就光子晶体材料、仿生空心结构材料、仿生离子通道、仿蜘蛛丝超韧纤维、仿生特殊浸润性表面、仿生高强超韧层状复合材料、仿生高黏附材料及其他仿生材料的研究现状进行简要的综述, 并概要展望了其发展趋势.     

中子探测用闪烁材料研究进展

中国散裂中子源的建成，填补了中国脉冲中子源及应用领域的空白，标志着中国在中子技术方面达到国际先进水平。基于此，文章概述了中子技术在多学科领域的应用，并将闪烁材料分为有机闪烁材料和无机闪烁材料进行总结，重点梳理了国内外常用及新型闪烁材料在中子探测方面的研究现状及应用情况，特别是对比总结了不同中子探测用闪烁材料的性能差异。最后，文章对中子探测闪烁材料及其改进方案进行归纳分析，并对其发展趋势进行展望，以期为中国中子探测技术及闪烁材料的发展提供参考。     

基于标准光盘/光驱的数字化分子检测技术研究进展

传统的疾病诊断方法存在耗时长、工作量大、设备昂贵和操作复杂的缺点, 因此很多检测只能在专业的大型医院和生物医学实验室完成. 更重要的是由于不能及时地得到检查结果, 将最终导致病人失去最佳的治疗时机. 基层诊所和个人家庭最为需要的是低成本、操作简便的即时检测(point-of-care, POC)设备及技术. 基于标准光盘/光驱的生物分子检测技术有可能成为新一代POC检测与诊断工具, 不仅光盘塑料底片可以为生物芯片提供价格低廉的基底材料, 而且光驱可以用作精密的信号读出装置. 本文将概括介绍于化忠课题组在生物光盘检测系统开发和应用方面所取得的进展, 包括光盘塑料基底表面活化技术的开发、生物检测光盘的制备、信号识别方法的建立, 以及在医学化验和环境监测方面的应用开发.     

浅谈建筑材料的检测及其影响因素

工程质量是永恒的主题。建材检测是建筑工程质量保证体系中的一个重要环节,是确保建筑工程质量的先决条件。文章在此主要分析常用建材质量检测方法、常用建材检测项目、建筑材料检测取样、建材检测的影响因素及数据处理,以供参考。     

中子探测用闪烁材料研究进展

中国散裂中子源的建成,填补了中国脉冲中子源及应用领域的空白,标志着中国在中子技术方面达到国际先进水平。基于此,文章概述了中子技术在多学科领域的应用,并将闪烁材料分为有机闪烁材料和无机闪烁材料进行总结,重点梳理了国内外常用及新型闪烁材料在中子探测方面的研究现状及应用情况,特别是对比总结了不同中子探测用闪烁材料的性能差异。最后,文章对中子探测闪烁材料及其改进方案进行归纳分析,并对其发展趋势进行展望,以期为中国中子探测技术及闪烁材料的发展提供参考。